초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 모험 연구는 UV/Visible 영역 동작 특성의 3차원, 대면적 메타물질을 최초로 구현할 수 있는 5 - 20 nm 크기의 초미세, 초고밀도 구조체 형성을 목표로 함. 이를 위해 나노전사프린팅 기술을 실현 및 응용하였으며, 메타물질 구현 성공의 예를 제시하였음.

연구결과
본 연구에서는 기능성 전사프린팅 기술, 즉 Sub-20 nm 두께의 금속 나노선을 목표 기판에 전사할 수 있는 기술을 응용 하여, Sub-50 nm 주기의 Fishnet 나노 구조체를 제조하였음. 특히, 메타물질의

연구의 목적 및 내용
본 모험 연구는 UV/Visible 영역 동작 특성의 3차원, 대면적 메타물질을 최초로 구현할 수 있는 5 - 20 nm 크기의 초미세, 초고밀도 구조체 형성을 목표로 함. 이를 위해 나노전사프린팅 기술을 실현 및 응용하였으며, 메타물질 구현 성공의 예를 제시하였음.

연구결과
본 연구에서는 기능성 전사프린팅 기술, 즉 Sub-20 nm 두께의 금속 나노선을 목표 기판에 전사할 수 있는 기술을 응용 하여, Sub-50 nm 주기의 Fishnet 나노 구조체를 제조하였음. 특히, 메타물질의 특성을 확보하기 위하여 Cr 나노선을 마스크로 하여 평면상의 Fishnet 구조를 Si 기판 상에서 구현하였고, 그 상단에 금을 수직 방향으로 증착하여 금나노 홀 어레이를 제작하였음. 제작된 금 나노 홀 어레이는 400 points/μm²의 높은 밀도와 고해상도 구현하여 금 Fishnet 메타물질에서 필요한 요구사항들을 만족하였음. 결과적으로, 제작된 금 Fishnet의 투광 특성이 평가되었음. 이 과정에서 전사된 금 Fishnet과 동일 두께의 금 박막의 투과 특성을 비교하였을 때, 기존 공명 파장대 외에 650 nm 부근에서의 추가 투과 신호가 관측되었음. 이는 금과 같은 금속 표면에 빛이 입사 할 때, 금속 표면에서 발생하는 전자의 주기적인 진동인 플라즈몬이 입사광과 보강간섭을 통해 특정 파장대역에서 투과율을 높이는 특이 광 투과 특성으로 설명이 가능함. 제작된 금 나노 홀어레이의 특이 광특성을 기반으로 한 주변 매질의 굴절률 검출 특성을 검증하였음. 구조에서 기인하는 신호만을 분리하여 나타내었을 때, 주변 매질의 굴절률 증가에 따라서 투과광의 중심 값이 장파장 대역으로 이동하는 결과를 확인하였음. 특성평가를 기반으로 하여 산출한 금 나노 홀 어레이 센서의 민감도는 약 115 nm/RIU 으로 확인됨.
또한, 본 연구에서 제시된 공정은 다양한 방면으로 응용이 가능하였으며, 본 연구에서는 적층의 반복을 통하여 3차원 나노 그물 구조체를 제작하였음. 결과적으로 높은 SERS 특성을 관측함.

연구결과의 활용계획
본 연구의 공정에서 사용한 기술은 고해상도, 고집적의 나노패터닝 기술을 사용하면서도 별도의 리소그라피 공정이 필요가 없어, 대량생산체제에 용이할 것으로 예측됨. 또한, 금속 나노 홀 어레이 구조체는 Fishnet 메타물질 구조의 단위구조로서 적용이 가능하여, 구조의 적층을 통하여 음의 굴절률을 구현가능함. 또한, 본 연구의 결과물은 다양한 센서 분야에 적용할 수 있을 것으로 예상됨. 특히, 기존의 박막형 플라즈몬 센서를 대체함과 동시에, 항원-항체 반응 등을 통하여 바이오 센서로 확장이 가능할 것으로 예상됨.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
This research project aims to realize ultrafine-resolution nanotransfer printing technology for the realization of 3D, large-area metamaterials that can operature in the UV/Visible range. One of the successful demonstration, we will show the fishnet metamaterial structure with s

Purpose& contents
This research project aims to realize ultrafine-resolution nanotransfer printing technology for the realization of 3D, large-area metamaterials that can operature in the UV/Visible range. One of the successful demonstration, we will show the fishnet metamaterial structure with sub-20 nm feature size and the measurement result of extraordinary optical transmission.

Result
○ Development of S-nTP process
▶ Warm solvent annealing for high-quality DSA patterns
▶ Transfer printing of sub-20 nm CD metal nanowires
▶ Applicable to various structures by stacking nanowires

○ Fabrication of sub-50 nm period structure
▶ Without lithographic tools
▶ High-resolution and high density nano fabrication method
▶ Highly scalable based on transfer printing process
▶ Suitable for mess production

○ Optical properties of Au nanohole array
▶ High-density nanoholes > 400 points/μm²
▶ Extraordinary optical transmission ~ 650 nm
▶ Sensing refractive index of surrounding medium
▶ Sensitivity ~ 115 nm/RIU

○ 3D structured SERS substrate
▶ Structure manipulation using angled deposition condition
▶ 3D stacking for generation of hot-spots between layers
▶ Single molecule detection is capable using Ag nanostructures

Expected Contribution
○ Fabrication of building block for meta materials
▶ Light manipulation by plasmonic nanohole array
▶ Stacking nanohole array with small gap can further manipulate transmission properties such as negative refractive index

○ Applications
▶ Sensing surrounding medium: substitute geometry for film-based SPP sensor
▶ Expansion to biosensor application

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 24
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 25
• 7. 참고문헌 ... 25
• 8. 연구성과 ... 26
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 27
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 27
• 11. 기타사항 ... 27
• 끝페이지 ... 27